Ли Ремик родилась в Массачусетсе 14 декабря 1935 года. В юности она посещала танцевальную школу, а также актёрские курсы в колледже Бернард и Актёрскую студию в Нью-Йорке. В 1953 году состоялся дебют Ли на Бродвее.
Её кинодебют состоялся в 1957 году в фильме Элиа Казана «Лицо в толпе». Далее последовали заметные роли в фильмах «Долгое жаркое лето» (1958) и «Анатомия убийства» (1959). В 1960 году она во второй раз снялась у Элиа Казана в фильме «Дикая река» (1960). В 1962 году Ремик была номинирована на премию «Оскар» как Лучшая актриса за роль Кирстен Арнесен Клей, жены персонажа Джека Леммона в фильме «Дни вина и роз».
В 1966 году Ли была номинирована на премию «Тони» за роль в бродвейской пьесе «Дождись темноты». Спустя год пьеса была экранизирована с Одри Хепберн в главной роли. В 1976 году Ли сыграла Кетрин Торн, мать Дэмиена в мистическом триллере «Омен».
От первого мужа Билла Коллерана (1957—1968) Ли родила сына Мэттью и дочь Кейт. Её вторым мужем был британский продюсер Кип Гованкс (1970—1991). Ли Ремик умерла 2 июля 1991 года от рака в своём доме в Лос-Анджелесе в возрасте 55 лет. За свой вклад в киноиндустрию Ли удостоена звезды на Голливудской аллее славы.